邁克爾遜干涉儀研究性試驗(yàn)報(bào)告

邁克爾遜干涉儀研究性試驗(yàn)報(bào)告一、

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)方法并觀察各種干涉圖樣。2、區(qū)別等傾干涉、等厚干涉和非定域干涉，測(cè)定

He-Ne

激光波長(zhǎng)二、

實(shí)驗(yàn)儀器邁克爾遜干涉儀、

He-Ne

激光器及光源、小孔光闌、擴(kuò)束鏡（短焦距會(huì)聚鏡）、毛玻璃屏等。（圖一）（圖二）三、

實(shí)驗(yàn)原理①

用

He-Ne

激光器做光源，使激光通過(guò)擴(kuò)束鏡會(huì)聚后發(fā)散，此時(shí)就得到了一個(gè)相關(guān)性很好的點(diǎn)光源，射到分光板

P1

和

P2

上后就將光分成了兩束分別射到

M1

和

M2

上，反射后通過(guò)

P1

、

P2

就可以得到兩束相關(guān)光，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生干涉條紋。②

產(chǎn)生干涉條紋的條件，如圖

2

所示，

B

、

C

是兩個(gè)相干點(diǎn)光源，則到

A

點(diǎn)的光程差δ=AB-AC=BCcosi,

若在

A

點(diǎn)出產(chǎn)生了亮條紋，則δ=2dcosi=kλ(k

為亮條紋的級(jí)數(shù)

)

，因?yàn)?/p>

i

和

k

均為不可測(cè)的量，所以取其差值，即λ=2Δd/Δk

。四、

實(shí)驗(yàn)步驟1、打開(kāi)激光電源，先不要放擴(kuò)束鏡，讓激光照到分光鏡

P1

上，并調(diào)節(jié)激光的反射光照射到激光筒上。2、調(diào)節(jié)

M2

的位置使屏上兩排光中最亮的兩個(gè)光點(diǎn)重回，并調(diào)至其閃爍。3、將擴(kuò)束鏡放于激光前，調(diào)節(jié)擴(kuò)束鏡的高度和偏角，使光能照在

P1

分光鏡上，看顯示屏上有沒(méi)有產(chǎn)生同心圓的干涉條紋圖案。沒(méi)有的話(huà)重復(fù)

2

、

3

步驟，直到產(chǎn)生同心圓的干涉條紋圖案。4、微調(diào)

M2

是干涉圖案處于顯示屏的中間。5、轉(zhuǎn)動(dòng)微量讀數(shù)鼓輪，使

M1

移動(dòng)，可以看到中心條紋冒出或縮進(jìn)，若看不到此現(xiàn)象，先轉(zhuǎn)動(dòng)可度輪，再轉(zhuǎn)動(dòng)微量讀數(shù)鼓輪。記下當(dāng)前位置的讀數(shù)

d0

，轉(zhuǎn)動(dòng)微量讀數(shù)鼓輪，看到中心條紋冒出或縮進(jìn)

50

次則記一次數(shù)據(jù)，共記錄

10

次數(shù)據(jù)即

d0

、

d1

…d9

,d10,d11,d12。6、關(guān)閉激光電源，整理儀器，處理數(shù)據(jù)。五、

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)記錄：k0d040.32932mmk1d140.31355mmk2d240.29711mmk3d340.28255mmk4d440.26660mmk5d540.25080mmk6d640.23502mmk7d740.21920mmk8d840.20344mmk9d940.18776mmk10d1040.17203mmk11d1140.15634mm數(shù)據(jù)處理Δd0=

d5-d0=0.09430mm

Δd1=

d6-d1=0.09435mmΔd2=

d7-d2=0.09427mm

Δd3=

d8-d3=0.09479mmΔd4=

d9-d4=0.09457mm

Δd0=

d5-d0=0.09446mmΔd(平均）=（Δd0+Δd1+Δd2+Δd3+Δd4+Δd5）/6=0.09446mmA類(lèi)不確定度σ(10^-3mm)=2.57*√((Σ(Δdi-Δd(平均))^2/30)=0.21B類(lèi)不確定度(10^-5mm)=5合成不確定度U(10^-3)=√(A2+B2)=0.22Δk=50*6=300所以

λ(平均)(102

nm)=2Δd(平均)/Δk=6.297Uλ(102nm)=2UΔd/Δk=0.01所以

λ(102nm)=λ(平均）+Uλ=6.30

+

0.01nmEλ=（632.8-629.7）/632.8*100%=0.49%7

知識(shí)拓展邁克爾遜干涉儀的最著名應(yīng)用即是它在邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)中對(duì)以太風(fēng)觀測(cè)中所得到的零結(jié)果，這朵十九世紀(jì)末經(jīng)典物理學(xué)天空中的烏云為狹義相對(duì)論的基本假設(shè)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。除此之外，由于激光干涉儀能夠非常精確地測(cè)量干涉中的光程差，在當(dāng)今的引力波探測(cè)中邁克爾遜干涉儀以及其他種類(lèi)的干涉儀都得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)等諸多地面激光干涉引力波探測(cè)器的基本原理就是通過(guò)邁克爾遜干涉儀來(lái)測(cè)量由引力波引起的激光的光程變化，而在計(jì)劃中的激光干涉空間天線(xiàn)(LISA)中，應(yīng)用邁克爾遜干涉儀原理的基本構(gòu)想也已經(jīng)被提出。邁克爾遜干涉儀還被應(yīng)用于尋找太陽(yáng)系外行星的探測(cè)中，雖然在這種探測(cè)中馬赫-曾特干涉